(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を発生する固定陽極Ｘ線管装置と、
前記固定陽極Ｘ線管装置と対向し、Ｘ線を検出してＸ線データを収集するＸ線検出センサと、
前記固定陽極Ｘ線管装置及び前記Ｘ線検出センサを支持するとともに回転可能な支持部と、
前記固定陽極Ｘ線管装置と前記Ｘ線検出センサとの間で被写体を保持する被写体保持部と、
前記Ｘ線検出センサによって収集されたＸ線データに基づいて画像を再構成する画像処理装置と、
前記画像処理装置によって再構成された画像を表示する表示装置と、を備え、
前記固定陽極Ｘ線管装置は、
電子を放出する第１フィラメントと、電子を放出する第２フィラメントと、前記第１フィラメント及び前記第２フィラメントを配置する溝部を有する集束カップと、を有する陰極と、
前記第１フィラメントから放出された電子が衝突する第１焦点、及び、前記第２フィラメントから放出された電子が衝突する第２焦点が形成されるターゲットを有し、前記ターゲットにおいて前記第２焦点が前記第１焦点とは異なる位置に形成される陽極と、
前記陰極及び前記陽極を収容する真空外囲器と、
前記第１焦点が形成されるタイミングと前記第２焦点が形成されるタイミングとが異なるように、前記集束カップの電位に対する前記第１フィラメントの電位及び前記集束カップの電位に対する前記第２フィラメントの電位をそれぞれパルス状に供給して前記第１フィラメントから放出された電子と、前記第２フィラメントから放出された電子とが交互に前記ターゲットに衝突するように制御するＸ線管駆動装置と、
を備えたＸ線撮影装置において、
前記画像処理装置は、前記第１焦点から発生したＸ線によるＸ線データと前記第２焦点から発生したＸ線によるＸ線データとのズレを補正することを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項２】
前記第１焦点及び前記第２焦点は、ともに並ぶ方向に同一の幅Ｗを有し、
前記第１焦点と前記第２焦点との間のピッチＰは、前記第１焦点及び前記第２焦点の幅Ｗより大きいことを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
【請求項３】
前記第１焦点及び前記第２焦点は、略同一形状であることを特徴とする請求項１または２に記載のＸ線撮影装置。
【請求項４】
前記第１焦点の面積は、前記第２焦点の面積と同等であることを特徴とする請求項３に記載のＸ線撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、Ｘ線を発生する固定陽極Ｘ線管及び固定陽極Ｘ線管を備えたＸ線撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、Ｘ線管を備えたＸ線撮影装置は、医療分野において用いられる。例えば、特許文献１によれば、Ｘ線ＣＴ装置として、Ｘ線発生手段と、Ｘ線発生手段と対向して配置されたＸ線検出手段と、Ｘ線発生手段とＸ線検出手段との間に被検体が位置するようにＸ線発生手段とＸ線検出手段とを保持する保持手段と、画像処理装置と、を備えた構成が開示されている。このようなＸ線ＣＴ装置では、保持手段が被検体の周囲に沿って回転し、Ｘ線検出手段が被検体を透過したＸ線量を検出し、画像処理装置がＸ線検出手段によって収集された画像データに演算処理を施し画像を再構成する。
【０００３】
また、例えば、特許文献２によれば、デジタルＸ線撮影装置として、Ｘ線撮影における患者被爆線量を抑え、かつデジタルＸ線センサにおける撮影範囲の切り替えを容易に行うことを目的で、Ｘ線の照射野に応じて、デジタルＸ線センサが検出したＸ線検出像データの中から画像再構成の対象となるデータを選択し、選択されたデータを基に画像を再構成する技術が開示されている。
【０００４】
また、例えば、特許文献３によれば、医療用Ｘ線断層撮影装置として、横断面撮影とパノラマ撮影とに応じて横方向及び縦方向に方向転換可能とする回動手段を有し、パラノラマ撮影と横断面撮影の両方の撮影が行える技術が開示されている。
【０００５】
さらに、例えば、特許文献４によれば、Ｘ線ＣＴ撮影装置として、Ｘ線発生器と被写体と二次元Ｘ線イメージセンサとの位置関係を少なくとも２通りで透視画像を撮影し、その２通りの透視画像において目標箇所を定め、ＣＴ撮影対象となる目標箇所の三次元位置を正確に位置決めする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４１４９１８９号公報
【特許文献２】特開２００８−２３２４１号公報
【特許文献３】特許第３３３１２８４号公報
【特許文献４】特許第４１６３９９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
Ｘ線撮影装置において、固定陽極Ｘ線管に供給する入力を大きくし、Ｘ線の出力を大きくすることによって良好な画質の画像が得られる。しかしながら、固定陽極Ｘ線管に供給する入力を大きくすると、陽極のターゲット（陰極から放出された電子が衝突する面）が高温になってしまうことがあり、陽極やターゲットを形成する材料の許容温度（溶解温度）を超えてしまうことがあり、容易にＸ線の出力を大きくすることができない。
【０００８】
この発明の目的は、Ｘ線の出力を大きくすることが可能な固定陽極Ｘ線管及び固定陽極Ｘ線管を備えたＸ線撮影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の第１態様によれば、電子を放出する第１フィラメントと、電子を放出する第２フィラメントと、を有する陰極と、前記第１フィラメントから放出された電子が衝突する第１焦点と、前記第２フィラメントから放出された電子が衝突するとともに前記第１焦点から離間した第２焦点と、が形成されたターゲットを有する陽極と、前記陰極及び前記陽極を収容する真空外囲器と、を備えたことを特徴とする固定陽極Ｘ線管が提供される。
【００１０】
この発明の第２態様によれば、Ｘ線を発生する固定陽極Ｘ線管を有する固定陽極Ｘ線管装置と、前記固定陽極Ｘ線管を駆動するＸ線管駆動装置をさらに備え、前記固定陽極Ｘ線管は、電子を放出する第１フィラメントと、電子を放出する第２フィラメントと、を有する陰極と、前記第１フィラメントから放出された電子が衝突する第１焦点と、前記第２フィラメントから放出された電子が衝突するとともに前記第１焦点から離間した第２焦点と、が形成されたターゲットを有する陽極と、前記陰極及び前記陽極を収容する真空外囲器と、を備えたことを特徴とするＸ線撮影装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、Ｘ線の出力を大きくすることが可能な固定陽極Ｘ線管及び固定陽極Ｘ線管を備えたＸ線撮影装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、この発明の一実施の形態に係るＸ線撮影装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】図２は、図１に示した固定陽極Ｘ線管装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図３】図３は、図２に示した固定陽極Ｘ線管装置をＸ方向から観察したときの構成を概略的に示す断面図である。
【図４】図４は、図１に示した固定陽極Ｘ線管装置の陽極のターゲットに形成された第１焦点及び第２焦点を概略的に示す平面図である。
【図５】図５は、図１に示した固定陽極Ｘ線管装置の集束カップ、第１フィラメント及び第２フィラメントの構成を概略的に示す斜視図である。
【図６】図６は、図１に示した固定陽極Ｘ線管装置の回路図を示す。
【図７】図７は、本実施の形態に係る固定陽極Ｘ線管装置の起動時のタイムチャートを示す。
【図８】図８は、本実施の形態の比較例に係る固定陽極Ｘ線管装置の起動時のタイムチャートを示す。
【図９】図９は、本実施の形態に係る固定陽極Ｘ線管の相対許容入力と、第１焦点と第２焦点との間のピッチとの関係を示す図である。
【図１０】図１０は、管電流の幅に対する相対許容入力の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明の一実施の形態に係る固定陽極Ｘ線管及び固定陽極Ｘ線管を備えたＸ線撮影装置について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、Ｘ線撮影装置１の構成を概略的に示した図である。Ｘ線撮影装置１は、図１に示すように、固定陽極Ｘ線管装置１０と、Ｘ線検出センサ２０と、支持部３０と、被写体保持部４０と、画像処理装置５０と、表示装置６０と、フレーム７０と、を有している。
【００１５】
支持部３０は、固定陽極Ｘ線管装置１０とＸ線検出センサ２０とを支持している。支持部３０には、固定陽極Ｘ線管装置１０とＸ線検出センサ２０とが被写体（図示しない）を挟んで互いに対向するように固定されている。支持部３０は、フレーム７０の内面に接続され、被写体を通る回転軸Ａを中心に回転可能である。
【００１６】
被写体保持部４０は、被写体を保持する。被写体保持部４０は、フレーム７０の内面に接続されている。被写体保持部４０は、被写体が固定陽極Ｘ線管装置１０とＸ線検出センサ２０との間に位置するように移動可能である。
【００１７】
固定陽極Ｘ線管装置１０は、被写体に照射するＸ線を発生する。Ｘ線検出センサ２０は、被写体を透過したＸ線を検出して、Ｘ線データを収集する。固定陽極Ｘ線管装置１０及びＸ線検出センサ２０は、支持部３０が回転することによって、被写体の周囲を移動する。
【００１８】
画像処理装置５０は、Ｘ線検出センサによって収集されたＸ線データに基づいて画像を再構成し、表示装置６０に表示する。
【００１９】
図２及び図３は、図１に示した固定陽極Ｘ線管装置１０の構造を概略的に示した図である。図３は、図２に示した固定陽極Ｘ線管装置１０をＸ方向から観察したときの構成を概略的に示す断面図である。固定陽極Ｘ線管１０Ｘは、図２及び図３に示すように、陰極１１と、集束カップ１２と、陽極１３と、真空外囲器１４と、を有している。
【００２０】
陰極１１は、第１フィラメント１１Ｆ１と、第２フィラメント１１Ｆ２と、を有している。第１フィラメント１１Ｆ１は、第２フィラメント１１Ｆ２から離間して配置されている。第１フィラメント１１Ｆ１及び第２フィラメント１１Ｆ２は、電子（熱電子）を放出する。
【００２１】
集束カップ１２は、第１フィラメント１１Ｆ１及び第２フィラメント１１Ｆ２から放出される電子の軌道を取り囲むように配置されている。集束カップ１２は、第１フィラメント１１Ｆ１及び第２フィラメント１１Ｆ２から放出された電子を集束する。
【００２２】
陽極１３は、ターゲット１３Ａを有している。ターゲット１３Ａは、第１フィラメント１１Ｆ１及び第２フィラメント１１Ｆ２と対向するように配置されている。ターゲット１３Ａには、第１フィラメント１１Ｆ１及び第２フィラメント１１Ｆ２から放出され、集束カップ１２によって集束された電子が衝突する。陽極１３は、第１フィラメント１１Ｆ１及び第２フィラメント１１Ｆ２から放出された電子が衝突することにより、Ｘ線を発生する。陽極１３は、例えば、銅（Ｃｕ）によって形成されている。ターゲット１３Ａは、例えばモリブデン（Ｍｏ）やタングステン（Ｗ）によって形成されている。
【００２３】
ターゲット１３Ａには、第１フィラメント１１Ｆ１から放出され、集束カップ１２によって集束された電子が衝突する領域である第１焦点１３Ｔ１（電子衝突面）が形成されている。また、このターゲット１３Ａには、第２フィラメント１１Ｆ２から放出され、集束カップ１２によって集束された電子が衝突する領域である第２焦点１３Ｔ２（電子衝突面）が形成されている。第２焦点１３Ｔ２は、第１焦点１３Ｔ１から離間して形成されている。第１焦点１３Ｔ１の面積は、第２焦点１３Ｔ２の面積とほぼ同じである。
【００２４】
真空外囲器１４は、陰極１１、集束カップ１２及び陽極１３を収容している。真空外囲器１４は、密閉されている。真空外囲器１４の内部は、真空状態に維持されている。つまり、真空外囲器１４は、陰極１１及び陽極１３を取り囲む雰囲気を真空状態に保持している。真空外囲器１４は、陽極１３から放出されたＸ線が透過するＸ線透過窓としての機能を有している。真空外囲器１４は、主にガラスで形成されている。
【００２５】
Ｘ線管駆動装置１０Ｐは、陰極１１の第１フィラメント１１Ｆ１及び第２フィラメント１１Ｆ２、集束カップ１２及び陽極１３に接続されている。Ｘ線管駆動装置１０Ｐは、第１フィラメント１１Ｆ１及び第２フィラメント１１Ｆ２と、陽極１３との間に電圧を印加し、第１フィラメント１１Ｆ１及び第２フィラメント１１Ｆ２から電子を放出させる。
【００２６】
また、Ｘ線管駆動装置１０Ｐは、第１フィラメント１１Ｆ１、第２フィラメント１１Ｆ２及び集束カップ１２に対して電圧を印加し、第１フィラメント１１Ｆ１から放出された電子をターゲット１３Ａに衝突させるタイミングを制御しており、また、第２フィラメント１１Ｆ２から放出された電子をターゲット１３Ａに衝突させるタイミングを制御している。より具体的には、Ｘ線管駆動装置１０Ｐは、第１フィラメント１１Ｆ１から放出された電子をターゲット１３Ａに衝突させるタイミングと、第２フィラメント１１Ｆ２から放出された電子をターゲット１３Ａに衝突させるタイミングとが異なるように制御している。
【００２７】
筐体１０Ｓには、固定陽極Ｘ線管１０Ｘと、Ｘ線管駆動装置１０Ｐと、が収容されている。筐体１０Ｓの内部には、絶縁油（図示しない）が充填されている。筐体１０Ｓは、固定陽極Ｘ線管１０Ｘから放出されたＸ線が透過するＸ線透過窓としての機能を有している。
【００２８】
図４は、ターゲット１３Ａに形成された第１焦点１３Ｔ１及び第２焦点１３Ｔ２を示した図である。第１焦点１３Ｔ１及び第２焦点１３Ｔ２は、略同一形状である。ここでは、第１焦点１２Ｔ１及び第２焦点１２Ｔ２は、収束カップ１３により収束される電子の形状によるが簡略化のため四角形状で図示する。第１焦点１３Ｔ１は、第１方向Ｄ１に延在した第１長辺Ｌ１と、第１長辺Ｌ１と対向する第２長辺Ｌ２と、第１方向Ｄ１と直交する第２方向Ｄ２に延在した第１短辺とＳ１、第１短辺Ｓ１と対向する第２短辺Ｓ２と、を有している。第２焦点１３Ｔ２は、第１方向Ｄ１に延在した第３長辺Ｌ３と、第３長辺Ｌ３と対向する第４長辺Ｌ４と、第２方向Ｄ２に延在した第３短辺Ｓ３と、第３短辺Ｓ３と対向する第４短辺Ｓ４と、を有している。第１焦点１３Ｔ１及び第２焦点１３Ｔ２が略同一形状であるため、各辺の長さの関係は次の通りである。
【００２９】
Ｌ１≒Ｌ２≒Ｌ３≒Ｌ４
Ｓ１≒Ｓ２≒Ｓ３≒Ｓ４＝Ｗ
第１焦点１３Ｔ１及び第２焦点１３Ｔ２は、第２方向Ｄ２に沿って並んでいる。第２焦点１３Ｔ２の第３長辺Ｌ３は、第１焦点１３Ｔ１の第２長辺Ｌ２と対向する。
【００３０】
第１焦点１３Ｔ１と第２焦点１３Ｔ２との間のピッチＰは、第１焦点１３Ｔ１及び第２焦点１３Ｔ２のそれぞれの短辺の長さつまり第２方向Ｄ２の幅Ｗより大きい。ここで、ピッチＰとは、第１焦点１３Ｔ１の第１短辺Ｓ１の中点と第２短辺Ｓ２の中点とを結ぶ第１中線Ｍ１と、第２焦点１３Ｔ２の第３短辺Ｓ３と第４短辺Ｓ４とを結ぶ第２中線Ｍ２との間の距離である。つまり、ピッチＰは、第１焦点１３Ｔ１の第２長辺Ｌ２と第１焦点１３Ｔ２の第３長辺Ｌ３との間の距離より大きい。
【００３１】
図５は、集束カップ１２の構成を概略的に示した図である。図５に示すように、集束カップ１２は、１つの溝部１２Ｈを有している。この溝部１２Ｈは、ターゲット１３Ａと対向する円形の上面１２Ｓ１に形成されている。この溝部１２Ｈは、略長方形状に形成されている。この溝部１２Ｈは、上面１２Ｓ１から後退した後退面１２Ｓ２を有している。このような後退面１２Ｓ２には、さらに、第１溝１２Ｍ１及び第２溝１２Ｍ２が形成されている。これらの第１溝１２Ｍ１及び第２溝１２Ｍ２は、溝部１２Ｈの長手方向に沿って延出している。第１溝１２Ｍ１には、第１フィラメント１１Ｆ１が配置されている。第２溝１２Ｍ２には、第２フィラメント１１Ｆ２が配置されている。
【００３２】
次に、固定陽極Ｘ線管装置１０の回路図を図６に示す。図６は、固定陽極Ｘ線管１０Ｘを駆動する電源を中心に記載しており詳細は省略している。
【００３３】
固定陽極Ｘ線管装置１０の起動時において、Ｘ線管駆動装置１０Ｐの高圧電源ＨＧは、固定陽極Ｘ線管１０Ｘに管電圧Ｖを供給する。第１フィラメント加熱電源ＦＧ１は、第１フィラメント１１Ｆ１に第１フィラメント電流Ｉｆ１を供給する。第２フィラメント加熱電源ＦＧ２は、第２フィラメント１１Ｆ２に第２フィラメント電流Ｉｆ２を供給する。第１フィラメントバイアス電源ＢＧ１は、第１フィラメント１１Ｆ１と、集束カップ１２との間に第１フィラメントバイアス電圧Ｖｇ１を印加する。第２フィラメントバイアス電源ＢＧ２は、第２フィラメント１１Ｆ２と、集束カップ１２との間に第２フィラメントバイアス電圧Ｖｇ２を印加する。
【００３４】
第１フィラメント１１Ｆ１の電位が集束カップ１２の電位よりも高いときは、第１フィラメント１１Ｆ１から放出された電子がターゲット１３Ａに衝突しない（カットオフ状態）。また、第２フィラメント１１Ｆ２の電位が集束カップ１２の電位よりも高いときは、第２フィラメント１１Ｆ２から放出された電子がターゲット１３Ａに衝突しない（カットオフ状態）。したがって、管電流Ｉ（ｍＡ）が流れない。
【００３５】
また、第１フィラメント１１Ｆ１の電位と集束カップ１２の電位とが同じときは、第１フィラメント１１Ｆ１から放出された電子がターゲット１３Ａに衝突し、管電流Ｉが流れる。また、第２フィラメント１１Ｆ２の電位と集束カップ１２の電位とが同じときは、第２フィラメント１１Ｆ２から放出された電子がターゲット１３Ａに衝突し、管電流Ｉが流れる。
【００３６】
なお、ここでは、中性点接地を例として示しているが、この例に限らず、陰極接地でも陽極接地でもよい。
【００３７】
ここで、本実施の形態に係る固定陽極Ｘ線管装置１０の起動時におけるタイムチャートを図７に示す。第１フィラメントバイアス電源ＢＧ１は、集束カップ１２の電位に対して第１フィラメント１１Ｆ１の電位をパルス状に供給する。つまり、第１フィラメントバイアス電源ＢＧ１は、パルス状の第１フィラメントバイアス電圧Ｖｇ１を供給する。第２フィラメントバイアス電源ＢＧ２は、集束カップ１２の電位に対して第２フィラメント１１Ｆ２の電位をパルス状に供給する。つまり、第２フィラメントバイアス電源ＢＧ２は、パルス状の第２フィラメントバイアス電圧Ｖｇ２を供給する。
【００３８】
固定陽極Ｘ線管装置１０の起動時において、Ｘ線管駆動装置１０Ｐよって陰極１１と陽極１３との間に管電圧Ｖが印加される。また、第１フィラメント１１Ｆ１に第１フィラメント電流Ｉｆ１が印加される。第２フィラメント１１Ｆ２に第２フィラメント電流Ｉｆ２が印加される。これにより、第１フィラメント１１Ｆ１及び第２フィラメント１１Ｆ２が点灯する。第１フィラメント１１Ｆ１及び第２フィラメント１１Ｆ２から電子が放出される。
【００３９】
第１期間Ｐａにおいて、第１フィラメントバイアス電圧Ｖｇ１が集束カップ１２の電位よりも高く、第１フィラメント１１Ｆ１の電位が集束カップ１２の電位よりも高く、第１フィラメント１１Ｆ１から放出された電子がターゲット１３Ａに衝突しない。また、第２フィラメントバイアス電圧Ｖｇ２が集束カップ１２の電位よりも高く、第２フィラメント１１Ｆ２の電位が集束カップ１２の電位よりも高く、第２フィラメント１１Ｆ２から放出された電子がターゲット１３Ａに衝突しない。したがって、陰極１１と陽極１３との間に管電流Ｉが流れない。
【００４０】
したがって、第１期間Ｐａにおいて、第１フィラメント１１Ｆ１から放出された電子がターゲット１３Ａに衝突せず、第１焦点１３Ｔ１からＸ線が発生しない。また、第２フィラメント１１Ｆ２から放出された電子がターゲット１３Ａに衝突せず、第２焦点１３Ｔ２からＸ線が発生しない。このため、第１焦点１３Ｔ１及び第３焦点１３Ｔ２の温度は変化しない。
【００４１】
第１期間Ｐａに続く第２期間Ｐｂ時において、第１フィラメントバイアス電圧Ｖｇ１が集束カップ１２の電位と同じ電位になり、第１フィラメント１１Ｆ１の電位と集束カップ１２の電位とが同じであり、第１フィラメント１１Ｆ１から放出された電子がターゲット１３Ａに衝突する。また、第２フィラメントバイアス電圧Ｖｇ２が集束カップ１２の電位よりも高く、第２フィラメント１１Ｆ２の電位が集束カップ１２の電位よりも高く、第２フィラメント１１Ｆ２から放出された電子がターゲット１３Ａに衝突しない。したがって、陰極１１と陽極１３との間に管電流Ｉが流れる。
【００４２】
したがって、第２期間Ｐｂにおいて、第１フィラメント１１Ｆ１から放出された電子がターゲット１３Ａに衝突し、第１焦点１３Ｔ１からＸ線が発生する。また、第２フィラメント１１Ｆ２から放出された電子がターゲット１３Ａに衝突せず、第２焦点１３Ｔ２からＸ線が発生しない。このため、第１焦点１３Ｔ１の温度は上昇する。第２焦点１３Ｔ２の温度は第１焦点１３Ｔ１の温度上昇によりわずかに上昇する。
【００４３】
第２期間Ｐｂに続く第３期間Ｐｃにおいて、第１フィラメントバイアス電圧Ｖｇ１が集束カップ１２の電位よりも高く、第１フィラメント１１Ｆ１の電位が集束カップ１２の電位よりも高く、第１フィラメント１１Ｆ１から放出された電子がターゲット１３Ａに衝突しない。また、第２フィラメントバイアス電圧Ｖｇ２が集束カップ１２の電位と同じになり、第２フィラメント１１Ｆ２の電位と集束カップ１２の電位とが同じであり、第２フィラメント１１Ｆ２から放出された電子がターゲット１３Ａに衝突する。したがって、陰極１１と陽極１３との間に管電流Ｉが流れる。
【００４４】
したがって、第２期間Ｐｃにおいて、第１フィラメント１１Ｆ１から放出された電子がターゲット１３Ａに衝突せず、第１焦点１３Ｔ１からＸ線が発生しない。また、第２フィラメント１１Ｆ２から放出された電子がターゲット１３Ａに衝突し、第２焦点１３Ｔ２からＸ線が発生する。このため、第２焦点１３Ｔ２の温度は、上昇する。第１焦点１３Ｔ１の温度は、第２焦点１３Ｔ２の温度上昇によりに影響されるが下降する。
【００４５】
第３期間Ｐｃに続く第４期間Ｐｄにおいて、第１フィラメントバイアス電圧Ｖｇ１が集束カップ１２の電位よりも高く、第１フィラメント１１Ｆ１の電位が集束カップ１２の電位よりも高く、第１フィラメント１１Ｆ１から放出された電子がターゲット１３Ａに衝突しない。第２フィラメントバイアス電圧Ｖｇ２が集束カップ１２の電位より高く、第２フィラメント１１Ｆ２の電位が集束カップ１２の電位よりも高く、第２フィラメント１１Ｆ２から放出された電子がターゲット１３Ａに衝突しない。したがって、陰極１１と陽極１３との間に管電流Ｉが流れない。
【００４６】
したがって、第４期間Ｐｄにおいて、第１フィラメント１１Ｆ１から放出された電子がターゲット１３Ａに衝突せず、第１焦点１３Ｔ１からＸ線が発生しない。また、第２フィラメント１１Ｆ２から放出された電子がターゲット１３Ａに衝突せず、第２焦点１３Ｔ２からＸ線が発生しない。このため、第１焦点１３Ｔ１及び第２焦点１３Ｔ２の温度は下降する。
【００４７】
第４期間Ｐｄに続く第５期間Ｐｅにおいて、第２期間Ｐｂと同じ動作が行われる。以降、同じ動作が繰り返される。
【００４８】
ここで、本実施の形態の比較例に係る固定陽極Ｘ線管装置１０の起動時におけるタイムチャートを図５示す。比較例においては、適用した陰極１１の構成が本実施の形態の構成と異なるが、他の構成については同一である。比較例において、陰極１１は１つのフィラメント１１Ｆを有している。陽極１３のターゲット１３Ａには、フィラメント１１Ｆから放出され、集束カップ１２によって集束された電子が衝突する領域である１つの焦点１３Ｔが形成されている。フィラメントバイアス電源ＢＧは、集束カップ１２の電位に対してフィラメント１１Ｆ１の電位をパルス状に供給する。
【００４９】
比較例に係る固定陽極Ｘ線管装置１０の起動時において、陰極１１と陽極１３との間に管電圧Ｖが印加される。また、フィラメント１１Ｆにフィラメント電流Ｉｆが印加される。これにより、フィラメント１１Ｆが点灯する。フィラメント１１Ｆから電子が放出される。
【００５０】
第１期間Ｐａにおいて、フィラメントバイアス電圧Ｖｇが集束カップ１２の電位よりも高く、フィラメント１１Ｆの電位が集束カップ１２の電位よりも高く、フィラメント１１Ｆから放出された電子がターゲット１３Ａに衝突しない。したがって、陰極１１と陽極１３との間に管電流Ｉが流れない。
【００５１】
したがって、第１期間Ｐａにおいて、フィラメント１１Ｆから放出された電子がターゲット１３Ａに衝突せず、焦点１３ＴからＸ線が発生しない。このため、焦点１３Ｔの温度は変化しない。
【００５２】
第１期間Ｐａに続く第２期間Ｐｂにおいて、フィラメントバイアス電圧Ｖｇが集束カップ１２の電位と同じになり、第１フィラメント１１Ｆの電位と集束カップ１２の電位とが同じであり、第１フィラメント１１Ｆから放出された電子がターゲット１３Ａに衝突する。したがって、陰極１１と陽極１３との間に管電流Ｉが流れる。
【００５３】
したがって、第２期間Ｐｂにおいて、フィラメント１１Ｆから放出された電子がターゲット１３Ａに衝突し、焦点１３ＴからＸ線が発生する。このため、焦点１３Ｔの温度は上昇する。
【００５４】
第２期間Ｐｂに続く第３期間Ｐｃにおいては、第２期間Ｐｂと同じ動作である。
【００５５】
第３期間Ｐｃに続く第４期間Ｐｄにおいて、フィラメントバイアス電圧Ｖｇが集束カップ１２の電位より高く、フィラメント１１Ｆの電位が集束カップ１２の電位よりも高く、フィラメント１１Ｆから放出された電子がターゲット１３Ａに衝突しない。したがって、陰極１１と陽極１３との間に管電流Ｉが流れない。
【００５６】
したがって、第４期間Ｐｄにおいて、フィラメント１１Ｆから放出された電子がターゲット１３Ａに衝突せず、焦点１３ＴからＸ線が発生しない。このため、焦点１３Ｔの温度は下降する。
【００５７】
第４期間Ｐｄに続く第５期間Ｐｅにおいて、第２期間Ｐｂと同じ動作が行われる。以降、同じ動作が繰り返される。
【００５８】
なお、比較例に係る固定陽極Ｘ線管装置１０において、ターゲット１３Ａには、フィラメント１１Ｆ１から放出された電子が衝突するため、焦点１２Ｔ１の温度が集中して上昇する。Ｘ線の出力を大きくするために、固定陽極Ｘ線管１０Ｘに供給する入力を大きくすると、焦点１２Ｔ１の温度が高温になってしまうことがあり、陽極１３やターゲット１３Ａの温度が陽極１３やターゲット１３Ａを形成する材料の許容温度を超えてしまうことがある。つまり、陽極１３やターゲット１３Ａの温度が陽極１３やターゲット１３Ａを形成する材料の許容温度を超えないためは、容易に大きいＸ線の出力を得られないことがある。
【００５９】
これに対して、本実施の形態に係る固定陽極Ｘ線管装置１０において、第１焦点１３Ｔ１と第２焦点１３Ｔ２との間のピッチＰが第１焦点１３Ｔ１の幅Ｗより大きく、第１焦点１３Ｔ１と第２焦点１３Ｔ２とが互いに離間して形成されている。また、本実施の形態に係る固定陽極Ｘ線管装置１０において、ターゲット１３Ａには、第１フィラメント１１Ｆ１から放出された電子と、第２フィラメント１１Ｆ２から放出された電子とが交互に衝突するため、第１焦点１３Ｔ１と第２焦点１３Ｔ２の温度が交互に上昇する。したがって、第１焦点１３Ｔ１及び第２焦点Ｔ２の互いの温度の上昇による影響を小さくすることができ、陽極１３やターゲット１３Ａの温度の上昇を抑制することができる。
【００６０】
つまり、Ｘ線の出力を大きくするために、固定陽極Ｘ線管１０Ｘに供給する入力を大きくしても、陽極１３やターゲット１３Ａの温度の上昇を抑制することができ、陽極１３やターゲット１３Ａの温度が陽極１３やターゲット１３Ａを形成する材料の許容温度を超えることを抑制することができる。つまり、陽極１３やターゲット１３Ａの温度が陽極１３やターゲット１３Ａを形成する材料の許容温度を越えないように保つ場合において、例えば、図８に示した比較例に係る固定陽極Ｘ線管１０ＸのＸ線の出力より、図７に示した本実施の形態に係る固定陽極Ｘ線管１０ＸのＸ線の出力を大きくすることができる。したがって、本実施の形態によれば、比較例におけるターゲット１３Ａの焦点と同じ温度で大きい出力を得ることができる。
【００６１】
ここで、本実施の形態による効果を計算機によるシミュレーションで検証した。この計算機によるシミュレーションにおける計算モデルは、公称焦点値０．６，ターゲット角度８°，フレームレート３０Ｆ／ｓ、第１焦点１３Ｔ１と第２焦点１３Ｔ２との間のピッチＰは２Ｗである。図１０は、横軸はＸ線出力幅（管電流の幅），縦軸は比較例の許容温度を１としたときの相対許容入力を示したものである。図１０に示すように、サンプルＡ〜Ｃの許容入力は、比較例の許容入力と比較して著しく大きいことが分かる。
【００６２】
以上、本実施の形態によれば、Ｘ線の出力を大きくすることが可能な固定陽極Ｘ線管及び固定陽極Ｘ線管を備えたＸ線撮影装置を提供することができる。
【００６３】
ここで、Ｘ線撮影装置１において、第１焦点１３Ｔ１と第２焦点１３Ｔ２との間のピッチＰが第１焦点１３Ｔ１の幅Ｗより大きくすることによる効果を計算機によるシミュレーションで検証した。比較例において、陰極１１は、１つのフィラメント１１Ｆと有している。陽極１３のターゲット１３Ａには、フィラメント１１Ｆから放出された電子が衝突する領域である１つの焦点１３Ｔが形成されている。サンプル１乃至サンプル５において、陰極１１は、第１フィラメント１１Ｆ１及び第２フィラメント１１Ｆ２を有している。陽極１３のターゲット１３Ａには、第１フィラメント１１Ｆ１から放出された電子が衝突する領域である第１焦点１３Ｔ１と、第２フィラメント１１Ｆ２から放出された電子が衝突する領域である第２焦点１３Ｔ２と、が形成されている。この計算機によるシミュレーションにおける計算モデルは、公称焦点値０．６，ターゲット角度８°，フレームレート３０Ｆ／ｓ，パルスデューディ９０％で行ったものである。
【００６４】
サンプル１において、第１焦点１３Ｔ１と第２焦点１３Ｔ２との間のピッチＰは、第１焦点１３Ｔ１の幅Ｗより小さく、第１焦点１３Ｔ１と第２焦点１３Ｔ２とが重なっている（Ｐ＜Ｗ）。サンプル２において、第１焦点１３Ｔ１と第２焦点１３Ｔ２との間のピッチＰは、第１焦点１３Ｔ１の幅Ｗと同等（Ｐ＝１Ｗ）である。サンプル３乃至５において、第１焦点１３Ｔ１と第２焦点１３Ｔ２との間のピッチＰは、第１焦点１３Ｔ１の幅Ｗより大きく、第１焦点１３Ｔ１と第２焦点１３Ｔ２とが互いに離間している（Ｐ＝１．５Ｗ、２Ｗ、２．５Ｗ）。サンプル１乃至サンプル５において、ターゲット１３Ａの許容できる上限温度における入力（許容入力）を算出した。
【００６５】
図９は、第１焦点１３Ｔ１と第２焦点１３Ｔ２との間のピッチＰと、ターゲット１３Ａの許容入力との関係を示す。相対許容入力（縦軸）は、比較例の許容温度を１としたときの相対値で示したものである。
【００６６】
図９に示すように、サンプル１の許容入力は、比較例の許容入力と比較して著しく小さいことが分かる（Ｐ＜Ｗ）。サンプル２の許容入力は、比較例の許容入力と略同等であることが分かる（Ｐ＝Ｗ）。サンプル３乃至サンプル５の許容入力は、比較例の許容入力と比較して大きいことが分かる（Ｐ＝１．５Ｗ、２Ｗ、２．５Ｗ）。
【００６７】
これにより、第１焦点１３Ｔ１と第２焦点１３Ｔ２との間のピッチＰが第１焦点１３Ｔ１の幅Ｗより等しいか大きい場合において、本実施の形態の効果が得られることが確認された。
【００６８】
また、本実施の形態によれば、集束カップ１２の溝部１２Ｈには、第１フィラメント１１Ｆ１及び第２フィラメント１１Ｆ２の両方が配置されているため、例えば、各フィラメントが各溝部に配置されるように複数の溝部を有する集束カップ１２のより、集束カップ１２をコンパクトにすることができ、固定陽極Ｘ線管１０Ｘをコンパクトにすることができる。また、本実施の形態によれば、集束カップ１２の構成を簡素にすることができるため、集束カップ１２の製造コストを低減することができる。
【００６９】
なお、Ｘ線撮影装置１において、固定陽極Ｘ線管装置１０が異なる位置に設けられた第１焦点１２Ｔ１及び第２焦点１２Ｔ２から発生したＸ線を被写体に照射するため、Ｘ線検出センサ２０が収集する画像データにズレが生じるが、このようなズレは画像処理装置５０によって補正されるため、良好な画質の画像が得られる。具体的には、Ｘ線装置の拡大率をαとしたとき、第１焦点１３Ｔ１と第２焦点１３Ｔ２の距離はＰであるから、Ｘ線検出センサ上での画像のズレはα×Ｐである。このズレを画像処理装置で補正すればよい。
【００７０】
また、陰極１１と陽極１３との間に印加される管電圧Ｖが一定であり、第１焦点１３Ｔ１の面積が第２焦点１３Ｔ２の面積と同じであり、第１フィラメント電流Ｉｆ１の大きさが第２フィラメント電流Ｉｆ２の大きさが同じであるため、第１焦点１３Ｔ１から発生されたＸ線の出力と第２焦点１３Ｔ２から発生されたＸ線の出力とは、同じである。つまり、第１焦点１３Ｔ１から発生したＸ線を照射して得られた画像と、第２焦点１２Ｔ２から発生したＸ線を照射して得られた画像は、略同等の画質が得られる。したがって、Ｘ線検出センサが収集したデータを画像処理装置によって画像を再構成しても画質にばらつきが生じなく、良好な画質が得られる。
【００７１】
ここでは、陰極１１が第１フィラメント１１Ｆ１及び第２フィラメント１１Ｆ２の２つのフィラメントを有し、陽極１３のターゲット１３Ａに第１焦点１３Ｔ１及び第２焦点１３Ｔ２の２つの焦点が形成された例を説明したがこの例に限らない。陰極１１が２つ以上のフィラメントを有し、ターゲット１３Ａにフィラメントと同数の２つ以上の焦点が形成されても、本実施の形態と同様の効果が得られる。このとき、集束カップ１２の１つの溝部１２Ｈには、各フィラメントが配置されるようにフィラメントと同数の２つ以上の溝が形成される。
【００７２】
なお、この発明は、上記実施形態そのものに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１１…陰極  １１Ｆ１…第１フィラメント  １１Ｆ２…第２フィラメント  １３…陽極  １３Ｔ１…第１焦点  １３Ｔ２…第２焦点  １４…真空外囲器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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